4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长（Word）-【全效作业本】2022-2023学年高中选择性必修第一册物理（人教版2019）

4.4　实验：用双缝干涉测量光的波长 [见学生用书P82] 一束白光经过双缝干涉实验装置，能在屏上观察到干涉条纹吗？如果能，则是什么样的图案？ 【答案】 能，呈彩色条纹分布，相当于不同单色光干涉条纹的叠加图案。 1. 某同学在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，实验装置如图所示。 第1题图 (1)某同学经过粗略的调试后，出现了干涉图样，但不够清晰，下列做法正确的是__C__(填字母)。 A．旋转测量头 B．上下拨动金属拨杆 C．左右拨动金属拨杆 D．前后拨动金属拨杆 (2)该同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板中心刻线未对齐，如图所示，若要使两者对齐，该同学应__D__(填字母)。 　第1(2)题图 A．仅左右转动透镜 B．仅旋转单缝 C．仅旋转双缝 D．仅旋转测量头 (3)如图所示条纹间距表示正确的是__B__(填字母)。　 【解析】 (1)使单缝与双缝相互平行，干涉条纹会更加清晰，所以需要左右拨动金属拨杆，C正确。 (2)若要使亮条纹与分划板中心刻线对齐，该同学应旋转测量头，D正确。(3)干涉条纹的间距是两个相邻的明条纹(或暗条纹)的中心之间的距离，B正确。 2．现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。 第2题图 (1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、__E__、__D__、__B__、A。 (2)本实验的步骤有： ①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮； ②按合理的顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上； ③用刻度尺测量双缝到屏的距离； ④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离。 在操作步骤②时还应注意__放置单缝、双缝时，必须使缝平行且竖直__和__单缝、双缝间的距离要适当__。 【解析】 (1)滤光片E可以从白光中选出单色红光，单缝D是获取线光源，双缝B是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏A上。所以排列顺序为：C、E、D、B、A。(2)在操作步骤②时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行且竖直；单缝、双缝间的距离要适当；要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上。 3．“用双缝干涉测量光的波长”实验装置如图所示。 第3题图 (1)下列说法正确的是__B__(填字母)。 A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝 B．通过调节拨杆(图中没有画出)，使单缝与双缝平行，且通过目镜能观察到干涉图样 C．为了减小测量误差，可用测微目镜测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距Δx＝ (2)在本实验中，小李同学用黄光作为入射光，发现条纹间距太小。为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有__AC__(填字母)。 A．改用红光作为入射光 B．改用蓝光作为入射光 C．增大双缝到屏的距离 D．更换间距更大的双缝 (3)小李同学在正确操作后，可以在目镜中看到是下列图中的__B__(填字母)。 【解析】 (2)由干涉条纹的间距Δx＝λ知，要使条纹间距变大，可改用波长更长的红光作为入射光或增大双缝到屏的距离。 4．(1)如图为双缝干涉的实验示意图，光源发出的光经滤光片成为单色光，然后通过单缝和双缝，在光屏上出现明暗相间的条纹。若要使干涉条纹的间距变大，在保证其他条件不变的情况下，可以__BC__。 第4(1)题图 A．将光屏移近双缝 C．减小双缝的间距 B．更换滤光片，改用波长更长的单色光 D．将光源向双缝移动一小段距离 (2)某同学利用双缝干涉实验装置测定某一光的波长，已知双缝间距为d，双缝到屏的距离为L，将测量头的分划板中心刻线与某一亮条纹的中心对齐，并将该条纹记为第一亮条纹，其示数如图所示，此时的示数x1＝__0.776__mm。 (3)然后转动测量头，使分划板中心刻线与第n亮条纹的中心对齐，测出第n亮条纹示数为x2。由以上数据可求得该光的波长表达式λ＝____(用给出的字母符号表示)。 第4(3)题图 【解析】 (1)实验中用激光通过双缝，双缝的作用是形成相干光源；由条纹间距Δx＝λ知，为了增大光屏上干涉条纹的间距，应使得双缝间距离d缩小，或者增大L与λ；将光屏移近双缝，L缩小，A错误；更换滤光片，改用波长更长的单色光，B正确；减小双缝的间距，d减小，C正确；光源向双缝移动一小段距离，不会影响条纹间距，D错误。(2)螺旋测微器的读数为0.5 mm＋0.01×27.6 mm＝0.776 mm。(3)根据干涉条纹的间距Δx＝λ得λ＝＝。 5．某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光